L1点月球天梯绕地运行过程动力学

针对L1点月球天梯绕地运行过程中偏离平衡位置的动力学问题,考虑月球天梯缆绳的质量、柔性和弹性,将其离散为一系列通过无质弹簧相连的质点,建立起质点动力学方程,并利用Newmark法对动力学方程进行求解,得到其动力学响应。根据仿真得到的天梯配重运动轨迹,发现月球天梯偏离平衡位置后不会坠毁,而是会在一定的范围内振荡,如果不加任何控制,振幅基本保持不变。通过施加反向的推力可以抑制这种振荡,使月球天梯回到平衡位置。

月球天梯力学特性研究

月球天梯的构型对其力学特性和质量特性起决定性作用,直接关系到天梯建造材料的选取。目前对月球天梯的研究集中在组合横截面积构型上,未对其他构型天梯的特性展开深入研究。针对这一问题,文章进行了不同构型月球天梯的力学特性研究。建立了月球天梯动力学模型,分别将天梯缆绳线密度和应力作为常值,推导了等横截面积和变横截面积两种新构型月球天梯的动力学方程和质量特性方程,进行了不同构型天梯关键特性参数的计算和对比分析。研究结果表明,变横截面积天梯可将最大应力设计为任意恒定值,降低了对材料极限应力的要求,其总质量小于等横截面积和组合横截面积天梯,为最优构型方案。

月球天梯系统模型建立和太空舱运动的能耗计算

结合地球天梯的建造特点提出了一种月球天梯系统模型的建立方案,此模型的建立主要是用于太空旅游观光。在月球上的人们可以通过乘坐太空舱从月球基站出发,沿缆绳轨道到达太空站,进行一次短时间的太空旅行或者运输少量货物。在此模型的基础上该文还提出了一种太空舱的运行方式,以达到初步计算月球天梯系统中太空舱运动所需能耗的目的。在初步得到太空舱运动所需要的能耗之后,对如何供能太空舱也进行了简单的分析,对以后的供能方式进行了一个设想。

月球天梯月球基地的总体设计

对月球基地的功能要求进行分析,并结合月球基地选址以及布局,设计了一种月球基地的总体结构。该设计采用竖井式的月球基地建设方案,实现了基地与天梯的有效对接,可为中国未来建设月球天梯的月球基地提供有益的参考。

以磁悬浮和螺旋运动结合的太空舱运动形式

结合磁悬浮的基本原理,通过确定螺旋螺纹的基本参数,研究一种将摩擦力降低到最小的磁悬浮运动和螺旋运动相结合的太空舱在绳索轨道上的运动形式。利用这种更有效的太空舱的运动形式,结合其在太空中的特殊情况,利用太空中从租的光能提供电能,使太空舱穿梭在地月之间。